+7-351-
215-23-09


Медь

Дополнительно по теме

Общие сведения

Медь

Алюминий

МЕДЬ

Чистая медь по электрической проводимости занимает следующее место после серебра, обладающего из всех известных проводников наивысшей проводимостью. Высокая проводимость и стойкость к атмосферной коррозии в сочетании с высокой пластичностью делают медь основным материалом для проводов.

На воздухе медные провода окисляются медленно, покрываясь тонким слоем окиси СuО, препятствующим дальнейшему окислению меди. Коррозию меди вызывают сернистый газ S02, сероводород H2S, аммиак NH3, окись азота NО, пары азотной кислоты и некоторые другие реактивы.

Проводниковую медь получают из слитков путем гальванической очистки ее в электролитических ваннах. Примеси, даже в ничтожных количествах, резко снижают электропроводность меди (рис. 8-1), делая ее малопригодной для проводников тока, поэтому в качестве электротехнической меди применяются лишь две ее марки (М0 и M1) по ГОСТ 859-66, химический состав которых приведен в табл. 8-1.

В табл. 8-1 не указана бескислородная медь марки М00 (99,99% Си), свободная от содержания кислорода и окислов меди, отличающаяся от меди марок М0 и M1 меньшим количеством примесей и существенно более высокой пластичностью, позволяющей ее волочение в тончайшие проволоки. По проводимости медь М00 не отличается от меди М0 и M1. Медь повышенной чистоты широко используется в электровакуумной технике.

Примеси Bi и Рb в больших количествах, чем указано в табл. 8-1, делают невозможным горячую прокатку меди. Сера не вызывает горячеломкость меди, но повышает ее хрупкость на холоде. Примеси в небольших количествах Ni, Ag, Zn и Sn не ухудшают технологических свойств, повышая механическую прочность и термическую стойкость меди.

Кислород как примесь в малых дозах, не затрудняя заметно прокатку, несколько повышает проводимость меди, так как находящиеся в меди другие примеси в результате окисления выводятся из твердого раствора, где они наиболее сильно влияют на снижение проводимости металла.

Повышенное содержание кислорода снижает проводимость и делает медь хрупкой в холодном состоянии, поэтому в электротехнических марках меди присутствие кислорода ограничивается (табл. 8-1). Медь, содержащая кислород, подвержена также водородной болезни. В восстановительной атмосфере закись меди восстанавливается до металла. Во время реакций, идущих с образованием водяных паров, в.меди появляются микротрещины.

Рис. 8-1. Влияние примесей на электрическую проводимость меди.

Таблица 8-1 Химический состав проводниковой меди (ГОСТ 859-66)

Почти все изделия из проводниковой меди изготовляются путем проката, пресования и волочения. Так, волочением могут быть изготовлены провода диаметром до 0,005 мм, ленты толщиной до 0,1 мм и медная фольга толщиной до 0,008 мм.

Проводниковая медь применяется как в отожженном после холодной обработки виде (мягкая медь марки ММ), так и без отжига (твердая медь марки МТ).

При холодной обработке давлением прочность меди в результате обжатия (наклепа) растет, а удлинение падает, однако длительные рабочие температуры наклепанной меди ограничены и лежат в пределах до 160-200 °С, после чего из-за процесса рекристаллизации происходят разупрочнение и резкое падение твердости наклепанной меди. Чем выше степень обжатия при холодной обработке, тем ниже допустимые рабочие температуры твердой меди.

При температурах термообработки выше 900 °С вследствие интенсивного роста зерна механические свойства меди резко ухудшаются. Физические и технологические свойства меди приведены в табл. 8-2.

Влияние температуры отжига на механические свойства и электрическую проводимость меди представлено на рис. 8-2.

Для электротехнических целей из меди изготовляют проволоку, ленту, шины как в мягком (отожженном) состоянии, так и в твердом.

Согласно ГОСТ 434-71 число твердости Бринелля твердых лент при испытании шариком диаметром 5 мм, нагрузке 2500 Н и выдержке 30 с.

В зависимости от рабочей температуры механические свойства меди представлены в табл.8-3.

В целях повышения предела ползучести и термической устойчивости медь легируют серебром в пределах 0,07-0,15%, а также магнием, кадмием, хромом, цирконием и другими элементами.

В настоящее время медь с присадкой серебра применяется для обмоток быстроходных и нагревостойких машин большей мощности, а медь, легированная различными элементами, используется в коллекторах и контактных кольцах сильно нагруженных машин.

Таблица 8-2 Физические и технологические свойства меди

Свойства

Состояние

Показатель

Температура плавления, °С

-

1083±0,1

Плотность, кг/м3

При 20 °С

8930

Температурный коэффициент линейного расширения,

В интервале 20-100 °С

Теплопроводность, Вт/(м °С)

-

375-380

Удельное электрическое сопротивление при +20 °С (мягкая проволока), мкОм м

Обусловленное ГОСТ 2112-71

0,01724

То же (твердая проволока)

То же

0,0180-0,0177

Температурный коэффициент сопротивления,

При 0-150 °С

0,00411

Температура горячей обработки, °С

Твердое

900-1050

Температура начала рекристаллизации, °С

Наклепанное

160-200

Травитель для полуфабрикатов, %

H2SO4

10

Атмосфера при плавлении

-

Восстановительная

Температура литья, °С

-

1150-1200

Температура отжига, °С

-

500-700

Температура кипения, °С

-

2300-2590

Теплота плавления, Дж/кг

-

215

Теплота испарения, Дж/кг

-

5400

Объемная усадка, %

При кристаллизации

4,1

Отношение электрического сопротивления расплавленной меди к сопротивлению твердой меди

При плавлении и кристаллизации

2,07

Потенциал выхода электронов, В

-

4,07-2,61

Термо-э. д. с. относительно платины, мВ

-

0,15

Рис. 8-2. Влияние температуры отжига на свойства меди.

Таблица 8-3 Характер изменения механических свойств проводниковой меди в зависимости от температуры

Свойства

Температура, °С

20

100

200

300

20

100

200

250

300

Твердотянутая

Отожженная (650 °С, 1/2 ч)

Предел прочности при растяжении, МПа

Истинный предел прочности при растяжении, МПа

Удлинение, %

Сужение площади поперечного сечения, %

Модуль упругости статический, ГПа

Модуль упругости динамический, ГПа

Предел текучести, МПа

Предел вибрационной усталости, МПа

Предел ползучести, МПа

400

670

5,4

53,8

119

110

380

93

-

365

600

5,5

56,1

106

89

355

74

-

312

540

6,6

59,3

102

87

290

58

-

143

290

54,3

73

96

74

46

34

-

234

680

38,6

51,6

116

71

56

72

70

204

570

40

60,6

115

67

49

65

-

172

350

42,6

61,3

109

62

41

51

-

161

340

46,4

71,4

100

-

39

-

-

141

255

47,2

72,1

100

-

38

-

14 (при

400 °С)

 

Дополнительно по теме